复杂装备多域融合的方案可变特性设计方法研究

To realize the complex equipment design scheme changeability uncertain controlled problem, the methods of the scheme changability design method on multi-domain integration for complex equipment is presented. To solve the limitations of the time-variant integral optimization scheme design and the cross-layer cross domain integrating design for the single design domain-oriented traditional scheme design, this topic extends the design domain as the technics-domain, the requirements-domain, the components-domain, the schemes-domain, and the toolings-domain. Via the multi-domain integration, supportted by scheme design knowledge and changeability design knowledge, this topic aims to develop a holistic system complex equipment scheme changeability design solution through: construction of the complex equipment change correlation model on multi-domain integration, decoupling reconfiguration methods of multiple changability deisgn rules, design methods on scheme changes cross-layer cross-domain propagation, and techniques for evaluation and feedback of hibrid domain multi-granularity product changeability, the development of complex equioment scheme changeability design system, and application in typical complex equipments. The proposed research will contribute to innovation through: construction of the complex equipment change correlation model on multi-domain integration, design methods on scheme changes cross-layer cross-domain propagation, and techniques for evaluation and feedback of hibrid domain multi-granularity product changeability. Results from the proposed research effort will be of important significance to effectively mining complex equipments innovation and suitability design potential, improving the design efficiency and quality, realizing the dynamic estimation of design scheme, and contributing to advance complex product scheme design theory.

为实现复杂装备设计方案可变性不确定控制问题，提出复杂装备多域融合的方案可变特性设计方法。针对传统的面向单个设计域的静态方案设计中难以实现整体设计方案时变性优化和跨层跨域融合设计的局限性，本项目将设计域拓展为工艺域、需求域、构件域、方案域、工装域等多个设计域。以多域融合为手段，以方案设计知识和可变性设计知识为支撑，以复杂装备为研究对象，研究多域融合的复杂装备更改关联模型、多重可变特性设计规则解耦重构、方案更改跨域跨层传播方法、混合域多粒度产品可变特性评价与反馈方法等，开发复杂装备方案可变特性设计原型系统，并在典型复杂装备中进行应用验证。本项目在多域融合的复杂装备更改关联模型、复杂装备方案更改跨域跨层传播方法、混合域多粒度产品可变特性评价与反馈技术等方面取得创新。本项目的研究对于有效挖掘复杂装备创新性和适配性，提高设计效率和质量、实现设计方案的动态预测、完善产品方案设计理论等方面具有重要意义。

为实现复杂装备设计方案可变性不确定控制问题，本项目开展了复杂装备方案可变性设计方法研究。通过本项目的研究提出并实现了复杂装备多域融合的方案可变特性设计方法，包括面向功能-运动-构件融合的传动可供性模型、基于传动可供性的机械系统多色模型、基于多色集合的动作可变方案解耦推理方法、基于传动可供性评价的传动件配置方法、面向传动性能评价的传动链方案设计方法、可变工况驱动的加工中心床身结构优化设计方法、基于混合区间可能度的产品结构不确定性设计方法、双层嵌套布谷鸟优化算法、属性组合可变关联的方案设计知识约简方法、方案设计知识增量可变属性约简方法、基于区间犹豫模糊集的可变方案评价方法、导轨多激励可变关联的轿厢水平振动预测方法等。项目在基于传动可供性的机械系统设计方法、基于混合区间可能度的产品不确定性设计方法、双层嵌套布谷鸟优化算法等方面取得了创新与突破，相关技术在学术期刊与会议发表或录用9篇，申请专利13项，出版专著1部。建立了机械传动系统设计知识库，研发了复杂装备传动系统方案设计系统，获软件著作权2项，并以数控机床、电梯产品、骨伤外固定器械产品为研究载体，验证了所提出的理论与方法。项目负责人获得省部级自然科学二等奖1项。本项目的研究对于提高设计效率和质量、完善产品方案设计理论等方面具有重要意义。